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Zeitschaltvorrichtung, insbesondere für Röntgenapparate.
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Die bei grossen Werten des Regelwiderstandes drohende Gefahr der Beeinträchtigung der Regelfähigkeit kann folgendermassen beseitigt werden : Diese Gefahr entsteht insbesondere, wenn die Ent- [adungsröhre so betrieben wird, dass sie als Arbeitsstromrelais wirkt. In diesem Fall ist die Steuerelektrode während der Zeit, in welcher die massgebende Änderung des Kondensatorladungszustandes im Zeitkreis stattfindet, oder während eines erheblichen Teiles dieser Zeit gegenüber der Kathode positiv, so dass die Steuerelektrode stromführend wird und Gitterström fliesst. Da dieser stromführende Steuerkreis im Nebenschluss zu einem Teil des Zeitkreises liegt, fliesst ein Teil der Kondensatorladullg iiber ihn. Er beeinflusst infolgedessen die Lade bzw. Entladegesehwindigkeit des Kondensators und damit die durch die Vorrichtung erzielte Schaltzeit.
Wiegt nun dieser Einfluss vor, d. h. fliesst die Kondensatorladung hauptsächlich über den durch den Steuerkreis gebildeten Nebenschluss, so übt eine Ver- änderung des Regelwiderstandes des Zeitkreises nur mehr eine geringe Wirkung auf die Schaltdauer aus, wodurch die Regelfähigkeit der Vorrichtung verlorengeht. Gemäss der Erfindung wird nun dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass der mit dem Zeitkreis gekoppelte, parallel zu dessen Regelwiderstand liegende Steuerkreis der Röhre eine Zeitkonstante erhält, die grösser, vorzugsweise um vieles grösser ist als die grösste mit dem Regelwiderstand einstellbare Zeitkonstante des Zeitkreises. Dies kann beispielsweise durch Anordnung eines hohen Widerstandes zwischen der Steuerelektrode und ihrem Ankopplungspunkt an den Zeitkreis erreicht werden.
Dass zwischen diesem Punkt und der Steuerelektrode während der Änderung des Kondensatorladungszustandes eine Potentialdifferenz besteht, solange ein Gitterstrom durch den. hohen Widerstand. fliesst, ist auf den Zeitpunkt der Unterbrechung des Anodenstromes der Röhre, also auf die Sehaltzeit der Vorrichtung ohne Einfluss, da der Gitterstrom stets bei einem positiveren Steuerpotential zu fliessen aufhört als der Anodenstrom und mithin die erwähnte Potentialdifferenz unbedingt verschwindet, bevor der Anodenstrom gesperrt wird.
Die bisher übliche Speisung der Röhre der Zeitschaltvorrichtung mit Netzwechselstrom hat sich, insbesondere bei Verwendung einer Hoehvakuumröhre, als nachteilig erwiesen, da überraschenderweise trotz der kurzen Betriebszeiten der Röhre Netzspannungsschwankungen auftreten, die durch die Spannungssenkung bei Einschaltung eines Hochleistungsröntgenapparates hervorgerufen werden und die Genauigkeit der Vorrichtung beeinträchtigen. Erfindungsgemäss wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass den Elektroden der Röhre Gleichspannungen zugeführt werden, die durch besondere Stabilisierungsmittel geglättet und gegen Netzspannungsschwankungen unempfindlich gemacht sind.
Als Stabilisierungsmittel können z. B. Glimmlampen dienen, die parallel zum Netz liegen.
Bei manchen bekannten Zeitsehaltvorrichtungen besteht die Möglichkeit, den Sehaltvorgang vorzeitig zu unterbrechen, indem man durch Betätigung des Handsehalters den soeben eingeleiteten Lade-bzw. Entladevorgang wieder unterbricht. Eine derartige willkürliche Einflussnahme auf den Zeitablauf des Schaltvorganges ist jedoch im allgemeinen nicht erwünscht. Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, den Ablauf des einmal eingeleiteten Vorganges von der späteren Stellung des hiebei verwendeten Schalters unabhängig zu machen. Dies wird durch die Anordnung eines besonderen, von der Röhre gesteuerten Schalters erreicht, welcher die bei Einleitung des zeitlich begrenzten Vorganges geschaffene Schaltung des Zeitkreises ungeachtet der späteren Stellung des Handschalters bis zu jener Zustandsänderung der Röhre aufrecht erhält, welche den eingeleiteten Vorgang beendet.
Die Zeichnung zeigt in einem Schaltschema ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 ist eine Hochvakuumpenthode, deren Steuergitter 2 über einen Widerstand 3 bei 4 an einen Zeitkreis angekoppelt ist, welcher den Kondensator 5 und den Regelwiderstand 6 enthält. Bei 7 ist der Zeitkreis mit der Minusleitung einer Gleichspannungsquelle (Klemme 8), z. B. des Netzes, verbunden. Die Plusleitung (Klemme 9) dieser Spannungsquelle liefert der Röhre 1 über 10 und die Relaisspule 11 die Anodenspannung sowie über 10 und den Widerstand 12 die Sehirmgitterspannung. Von der Schirmgitterzuleitung zweigt bei 13 eine Leitung 14 ab, welche über die Kontakte 15 des Relais 11 zum Kontakt I eines Schalters 16 führt, der im Zeitkreis liegt und mit der positiven Belegung des Kondensators 5 leitend verbunden ist.
Der Schalter 16 besitzt ausser dem Kontakt I noch einen Kontakt II, welcher
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über die Kontakte 26 des Relais 11 zur positiven Belegung des Kondensators 5. Die im Anodenkreis der Röhre 1 vorgesehene Relaisspule 11 betätigt ausser den Kontakten 15 und 26 noch Kontakte 19,
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tätigung des Hoehspannungsschützes einer Röntgenröhre.
Die beschriebene Zeitschaltvorriehtung arbeitet folgendermassen : Befindet sich der Schalter 16
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an der Gleichspannungsquelle, so dass er sieh in aufgeladenem Zustande befindet. Das Steuergitter 2 der Hoehvakuumröhre 1 ist über 3, 4, 6,7 mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden und erhält eine negative Vorspannung, welche grösser ist als die positive Schirmgitterspannung. Da in dem beschriebenen Schaltungszustand kein Anodenstrom durch die Röhre fliesst, sind die Kontakte 26 und 19 des Relais 11 offen, dagegen die Kontakte 15 geschlossen. Durch Umlegen des Schalters 16 in die Stellung 11 wird der Kondensator 5 einseitig vom Netz abgeschaltet und der Zeitkreis geschlossen, so dass sich der Kondensator J über den Widerstand 6 entladen kann.
Dabei findet augenblicklich
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der positiven Kondensatorbelegung annimmt. Es fliesst infolgedessen ein Anodenstrom durch die - Spule des Relais 11, so dass die Kontakte 26 und 19 geschlossen, die Kontakte. dagegen geöffnet werden. Durch das Schliessen der Kontakte 19 wird die Spule 21 des Schützes erregt, 80 dass dr zeitlich zu begrenzende Vorgang einsetzt. Es findet nunmehr die Entladung des Kondensators 5 statt, wobei das Potential am Gitter 2 nach einer Exponentialkurve abnimmt.
Erfindungsgemäss ist die Gitter- vorspannung so hoch gewählt, dass sich dieser Vorgang auf dem steilen Teil der Exponentialkurve ab- spielt und die Sperrwirkung des Gitters bereits in einem Zeitpunkt wieder einsetzt, in welchem das
Gitterpotential den steilen Kurvenast noch nicht verlassen hat. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der Anodenstrom sehr genau nach einer durch die Einstellung des Regelwiderstandes vorbestimmten
Zeit unterbrochen wird. Durch diese Unterbrechung wird 19 wieder geöffnet und infolgedessen die
Hochspannung der Röntgenröhre nach Ablauf der vorbestimmten Schaltdauer abgeschaltet.
Gleich- zeitig werden auch die Kontakte 26 geöffnet und die Kontakte 15 geschlossen, so dass sich, falls auch der Schalter 16 nach 1 zurückgekehrt ist, alle Teile der Zeitschaltvorrichtung wieder in ihrer Anfangs- stellung befinden.
Der Schalter 16 kann übrigens bereits in einem früheren Zeitpunkt, ja sogar augenblicklich nach Berührung des Kontaktes 1I in die Stellung 7 zurückgeführt werden, ohne dass der Entladung- vorgang im Zeitkreis bzw. die Wirkungsweise der Zeitschaltvorrichtung dadurch gestört würde. Es wird nämlich am Beginn der Kondensatorentladung durch das Schliessen der Kontakte 26 über die
Leitung 18 eine Verbindung zwischen 17 und der positiven Belegung des Kondensators 5 hergestellt, welche von der Stellung des Sehalters 16 unabhängig ist und den Sehaltungszustand des Zeitkreises bis zur Unterbrechung des \nodenstromes der Röhre aufrecht erhält.
Der Zeitkreis wird also durch das Relais 11 gewissermassen verriegelt, so dass man ohne weiteres den Schalter 16 so bauen kann, dass er nach einer ganz kurzzeitigen Berührung des Kontaktes II selbsttätig wieder in die Stellung I zurückkehrt.
Der Widerstand 3 wird erfindungsgemäss so bemessen, dass sich während der Entladung des
Kondensators 5 der über das Gitter fliessende Strom nur in geringem Masse ändert. Es soll also die
Zeitkonstante des Gitterkreises wesentlich grösser sein als die Zeitkonstante des Zeitkreises, und dies selbst dann, wenn der Höchstwert des Regelwiderstandes 6 eingestellt ist.
Um die an die Elektroden der Röhre 1 gelegten Gleichspannungen von Oberwellen der Netz- spannung bzw. des Netzstromes zu befreien, insbesondere aber um diese Gleichspannungen gegen- über Netzspannungsschwankungen unempfindlich zu machen, ist zwischen der Kathode 23 und dem Anschlusspunkt 7 der Schaltung bzw. zwischen der Kathode 23 und dem Anschlusspunkt 10 je eine Glimmlampe 22 in Verbindung mit dem üblichen Vorwiderstand 24 geschaltet. Es versteht sich, dass die Zeitschaltvorrichtung auch an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden kann ; in diesem Falle liegt zwischen der Vorrichtung und dem Netz ein Gleichrichter.
Wenn im vorstehenden von Widerständen die Rede war (z. B. 6 oder 3), so ist der Ausdruck "Widerstand" im allgemeinen Sinn zu verstehen, d. h. so, dass er auch scheinbare (kapazitive oder induktive) Widerstände umfasst, z. B. den Widerstand, den eine unter Sättigung arbeitende Diode darstellt.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Zeitschaltvorrichtung, insbesondere für Röntgenapparate, bei welcher die. Steuerelektrode einer als Relais wirkenden Hochvakuumröhre mit einem regelbaren Zeitkreis derart in Verbindung gebracht ist, dass die Änderung des Kondcnsatorladungszustandes im Zeitkreis, vorzugsweise die
Kondensatorentladung, eine Änderung des Steuerelektrodenpotentials bewirkt und dadurch die Dauer eines elektrischen Vorganges zeitlich begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zustandsänderung der Kondensatorladung auf den steilen Teil der die Zeitabhängigkeit der Ladung darstellenden
Exponentialkurve (z.
B. der Entladekurve) verlegt oder beschränkt ist, indem etwa eine genügend hohe negative Vorspannung, die vorzugsweise ein Mehrfaches der Sperrspannung der Röhre beträgt, an die Steuerelektrode (2) der Röhre (1), zweckmässig über den Regelwiderstand (6) des Zeitkreises, gelegt ist.
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Time switching device, in particular for X-ray machines.
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The risk of impairment of the regulating ability with high values of the rheostat can be eliminated as follows: This danger arises in particular when the discharge tube is operated in such a way that it acts as an operating current relay. In this case, the control electrode is positive with respect to the cathode during the time in which the decisive change in the capacitor charge state takes place in the time cycle, or during a considerable part of this time, so that the control electrode becomes live and grid current flows. Since this current-carrying control circuit is shunted to part of the time circuit, part of the capacitor charge flows over it. As a result, it influences the charging or discharging speed of the capacitor and thus the switching time achieved by the device.
Now does this influence prevail, i.e. H. If the capacitor charge flows mainly via the shunt formed by the control circuit, then a change in the control resistance of the timing circuit only has a minor effect on the switching duration, as a result of which the control capability of the device is lost. According to the invention, this disadvantage is now eliminated in that the control circuit of the tube, which is coupled to the time circuit and parallel to its control resistor, receives a time constant which is greater, preferably much greater than the largest time constant of the time circuit that can be set with the control resistor. This can be achieved, for example, by arranging a high resistance between the control electrode and its coupling point to the timing circuit.
That there is a potential difference between this point and the control electrode during the change in the capacitor charge state, as long as a grid current flows through the. high resistance. flows, has no influence on the time of the interruption of the anode current of the tube, i.e. on the dwell time of the device, since the grid current always stops flowing at a more positive control potential than the anode current and therefore the mentioned potential difference necessarily disappears before the anode current is blocked.
The previously usual supply of mains alternating current to the tube of the time switch device has proven to be disadvantageous, especially when using a high vacuum tube, since surprisingly, despite the short operating times of the tube, mains voltage fluctuations occur, which are caused by the voltage drop when a high-performance X-ray apparatus is switched on and affect the accuracy of the device . According to the invention, this disadvantage is eliminated in that the electrodes of the tube are supplied with direct voltages which are smoothed by special stabilizing means and made insensitive to mains voltage fluctuations.
As a stabilizing agent, for. B. serve glow lamps that are parallel to the network.
With some known time switch devices there is the possibility of interrupting the stop process prematurely by activating the hand switch to switch the charging or charging cycle that has just been started. The discharge process is interrupted again. Such an arbitrary influence on the timing of the switching process is, however, generally not desirable. According to the invention, it is therefore proposed to make the sequence of the process, once initiated, independent of the subsequent position of the switch used here. This is achieved by arranging a special switch controlled by the tube, which maintains the switching of the time circuit created when the time-limited process is initiated, regardless of the later position of the manual switch, until the change in state of the tube which ends the initiated process.
The drawing shows an exemplary embodiment of the invention in a circuit diagram. 1 is a high vacuum pentode, the control grid 2 of which is coupled via a resistor 3 at 4 to a timing circuit which contains the capacitor 5 and the variable resistor 6. At 7, the timing circuit is connected to the negative line of a DC voltage source (terminal 8), e.g. B. the network connected. The positive line (terminal 9) of this voltage source supplies the tube 1 via 10 and the relay coil 11 the anode voltage and via 10 and the resistor 12 the screen grid voltage. A line 14 branches off from the screen grid feed line at 13 and leads via the contacts 15 of the relay 11 to the contact I of a switch 16, which is in the time circuit and is conductively connected to the positive assignment of the capacitor 5.
In addition to the contact I, the switch 16 also has a contact II, which
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via the contacts 26 of the relay 11 for the positive assignment of the capacitor 5. The relay coil 11 provided in the anode circuit of the tube 1 actuates contacts 19 as well as the contacts 15 and 26,
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operation of the high voltage contactor of an X-ray tube.
The time switch device described works as follows: If switch 16 is located
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at the DC voltage source, so that it is fully charged. The control grid 2 of the high vacuum tube 1 is connected to the negative pole of the voltage source via 3, 4, 6,7 and receives a negative bias voltage which is greater than the positive screen grid voltage. Since no anode current flows through the tube in the circuit state described, the contacts 26 and 19 of the relay 11 are open, whereas the contacts 15 are closed. By moving the switch 16 to the position 11, the capacitor 5 is disconnected from the mains on one side and the timing circuit is closed, so that the capacitor J can discharge through the resistor 6.
It takes place instantly
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the positive capacitor occupancy assumes. As a result, an anode current flows through the coil of the relay 11, so that the contacts 26 and 19 are closed, the contacts. be opened against it. By closing the contacts 19, the coil 21 of the contactor is energized 80 that the time-limited process begins. The capacitor 5 is now discharged, the potential at the grid 2 decreasing according to an exponential curve.
According to the invention, the grid bias is selected so high that this process takes place on the steep part of the exponential curve and the blocking effect of the grid starts again at a point in time at which the
Grid potential has not yet left the steep branch of the curve. This measure ensures that the anode current is very precisely determined by the setting of the variable resistor
Time is interrupted. This interruption opens 19 again and consequently the
The high voltage of the X-ray tube is switched off after the predetermined switching time has elapsed.
At the same time, the contacts 26 are also opened and the contacts 15 closed, so that if the switch 16 has also returned to FIG. 1, all parts of the time switching device are again in their initial position.
Incidentally, switch 16 can be returned to position 7 at an earlier point in time, even immediately after contact 11 is touched, without disrupting the discharge process in the time circuit or the operation of the timer. It is namely at the beginning of the capacitor discharge by closing the contacts 26 via the
Line 18 establishes a connection between 17 and the positive assignment of the capacitor 5, which is independent of the position of the switch 16 and maintains the state of the time circuit until the interruption of the flow of the tube.
The timing circuit is to a certain extent locked by the relay 11, so that the switch 16 can easily be constructed in such a way that it automatically returns to position I after a very brief touch of the contact II.
The resistor 3 is dimensioned according to the invention so that during the discharge of the
Capacitor 5 changes the current flowing through the grid only to a small extent. So it should be the
The time constant of the grid circle must be significantly greater than the time constant of the time circle, even if the maximum value of the variable resistor 6 is set.
In order to free the direct voltages applied to the electrodes of the tube 1 from harmonics of the mains voltage or the mains current, but in particular to make these direct voltages insensitive to mains voltage fluctuations, between the cathode 23 and the connection point 7 of the circuit or between the cathode 23 and the connection point 10 each have a glow lamp 22 connected in connection with the usual series resistor 24. It goes without saying that the time switch device can also be connected to an alternating current network; in this case there is a rectifier between the device and the network.
When resistors were mentioned in the foregoing (e.g. 6 or 3), the term "resistance" is to be understood in the general sense; H. so that it also includes apparent (capacitive or inductive) resistances, e.g. B. the resistance represented by a diode operating under saturation.
PATENT CLAIMS: l. Time switch device, especially for X-ray machines, in which the. Control electrode of a high vacuum tube acting as a relay is connected to a controllable timing circuit in such a way that the change in the capacitor charge state in the timing circuit, preferably the
Capacitor discharge, causes a change in the control electrode potential and thereby limits the duration of an electrical process in time, characterized in that this change in state of the capacitor charge affects the steep part of the time dependence of the charge
Exponential curve (e.g.
B. the discharge curve) is relocated or limited by applying a sufficiently high negative bias voltage, which is preferably a multiple of the reverse voltage of the tube, to the control electrode (2) of the tube (1), expediently via the control resistor (6) of the timing circuit, is laid.